Тест смешанного питания при диабете 1 типа: оптимизация экспериментального исследования искусственной поджелудочной железы

Поддержание уровня глюкозы в крови, близкого к нормальному, замедляет возникновение и прогрессирование долгосрочных микрососудистых и, возможно, макрососудистых осложнений у пациентов с сахарным диабетом 1 типа. Искусственная поджелудочная железа или интегрированный CLC [алгоритм CLC, который учитывает показания непрерывного мониторинга глюкозы (CGM) и эффекты предыдущих инфузий инсулина для непрерывного расчета количества дозы инсулина, которую необходимо ввести] направлен на минимизацию в режиме реального времени вариабельности уровня глюкозы и предотвратить резкие скачки уровня глюкозы (гипогликемия и гипергликемия). Несмотря на важные разработки в технологии датчиков и насосов, система искусственной поджелудочной железы должна справляться с анатомическими и функциональными барьерами, отличными от тех, с которыми в физиологии сталкивается нормально функционирующая глюкозо-инсулиновая система. Например, устройства CGM измеряют концентрацию глюкозы в интерстиции, а не в кровяном русле, внося временную задержку из-за диффузии глюкозы из плазмы в интерстициальную жидкость. Кроме того, инсулин (фактически один из современных быстрых аналогов инсулина) доставляется в подкожно-жировую клетчатку, а не в кровь, и поступает непосредственно в системный, а не портальный кровоток. Из-за этих препятствий разработка умного и подходящего алгоритма CLC все еще является непрерывным процессом. Это исследование направлено на устранение этих недостатков путем проведения клинического физиологического исследования, направленного на улучшение разработки и оптимизацию подходящего алгоритма управления.

В исследование будут включены 20 взрослых пациентов с диабетом 1 типа, регулярно посещающих отделение эндокринологии и метаболических заболеваний Медицинской школы Университета Вероны, использующих непрерывную подкожную инфузию быстрого аналога инсулина (CSII) через помпу и подкожное определение уровня глюкозы.

Критерии включения (подробнее см. ниже) — это диагноз сахарного диабета 1 типа по определению ВОЗ в течение не менее 12 месяцев или подтвержденный отрицательный результат на С-пептид. Критериями исключения являются рецидивирующая тяжелая гипогликемия без сознания или клинически значимая нефропатия, нейропатия или пролиферативная ретинопатия.

У всех пациентов будут оцениваться стандартные клинические параметры. Метаболические тесты будут проводиться в отделении эндокринологии и метаболических заболеваний Школы Университета Вероны, начиная с 08:00 в два отдельных дня в случайном порядке и после 10-12-часового ночного голодания. Будут проведены два метаболических теста: эугликемический инсулиновый зажим и стандартизированный смешанный тест.

A. Эугликемический инсулиновый зажим. Для оценки чувствительности к инсулину будет проведен стандартный эугликемический инсулиновый клэмп, как описано ранее (1). Субъекты будут проинструктированы использовать свою обычную ночную базальную скорость быстрого аналога инсулина, которую следует оставить неизменной в течение по крайней мере пяти часов до начала теста. Устройство CGM будет вставлено за два дня до теста и откалибровано по глюкозе капиллярной крови (измеряемой глюкометром) в заранее установленные часы дня. Концентрация человеческого инсулина будет повышаться при внутривенном введении. простой (0,8 U / м ^ 2 BSA) и поддерживается постоянным с помощью i.v. инфузия (40 мЕд/мин·м^2 BSA). Уровень глюкозы в плазме будет снижаться до тех пор, пока он не достигнет физиологического диапазона (т. < 5,6 ммоль/л), после чего его фиксируют на уровне 5,0 ммоль/л не менее чем на 60 мин путем соответствующего изменения внутривенной инфузии 20% декстрозы. Глюкоза будет измеряться у постели больного с помощью анализатора глюкозы YSI. Образцы крови будут собираться через определенные промежутки времени для измерения инсулина в плазме (как быстрого аналога, так и человеческого инсулина), свободных жирных кислот и глюкагона. Непрерывный мониторинг уровня глюкозы (интерстициальной глюкозы) будет осуществляться на протяжении всего времени введения инсулинового зажима.

B. Тест смешанной пищи. Этот тест будет проводиться для оценки патофизиологии контроля уровня глюкозы во время стандартизированной физиологической нагрузки. Субъекты будут соблюдать индийскую диету без кукурузы и тростникового сахара в течение по крайней мере одной недели до исследования и будут проинструктированы использовать обычную ночную базальную скорость быстрого аналога инсулина, которую следует оставить неизменной в течение как минимум пяти часов до начала теста. . Устройство CGM будет находиться на месте и должным образом работать на протяжении всего теста. Все участники будут принимать стандартизированную смешанную еду (292 ккал, 38,9 г углеводов, 8,9 г жиров и 14 г белков) в виде кукурузной поленты плюс приправленный итальянский сыр пармезан, после чего будут находиться под наблюдением в течение 300 минут. Непосредственно перед приемом пищи подкожно. быстрый болюсный аналог инсулина будет вводиться помпой в соответствии с индивидуальным соотношением инсулина и углеводов и корректирующей дозой. Соотношение 13C/12C лабиринтного крахмала отличается от других источников углеводов и позволяет обнаруживать глюкозу, полученную из поленты, в кровотоке. Концентрации глюкозы в плазме, свободных жирных кислот, аминокислот, инсулина, глюкагона и гормона инкретина будут оцениваться на исходном уровне и в течение всего теста. Соотношение глюкозы 13C/12C в плазме на протяжении всего теста будет контролироваться с помощью масс-спектрометрии соотношения изотопов. Данные CGM будут собираться. Этот тест определит временные изменения уровня глюкозы в плазме, соотношения глюкозы 13C/12C (следовательно, глюкоза, полученная с пищей, и эндогенная глюкоза), инсулина, свободных жирных кислот, аминокислот, глюкагона и инкретиновых гормонов во время смешанного приема пищи.

В обоих исследованиях образцы крови помещают на лед и быстро центрифугируют при 1500 g при +4°C. Плазму/сыворотку собирают и хранят при температуре -80°C. Оба теста (инсулиновый зажим и смешанная еда) образуют биологический биобанк этого исследования.

Комбинированный анализ данных инсулинового клэмпа и теста со смешанной пищей позволит построить комплексную модель глюкозо-инсулиновой системы во время теста со смешанной пищей у каждого субъекта, что приведет к созданию виртуального пациента in silico в соответствии с хорошо зарекомендовавшей себя методологией, разработанной в нашей лаборатории. лаборатория. Коллекция виртуальных пациентов с диабетом 1 типа, проходящих тест на смешанную пищу, сформирует биобанк in silico, созданный на основе этого исследования. Виртуальные пациенты будут использоваться для проведения анализа метаболического контроля (MCA), т. е. для расчета коэффициентов контроля уровня глюкозы (CC), которые количественно определяют роль каждого компонента (например, скорость всасывания быстрого аналога инсулина, всасывание углеводов через кишечник, и др.) системы определения концентрации глюкозы в каждый момент времени при приеме смешанной пищи у больных сахарным диабетом 1 типа, в тесном параллелизме с анализом, ранее проведенным нами у больных сахарным диабетом 2 типа при внутривенном тесте на толерантность к глюкозе (2 ). Кроме того, будет проведена количественная оценка реакции инкретинового гормона, глюкагона и субстрата на смешанную пищу, что позволит предполагаемую идентификацию дополнительных модификаторов глюкозо-инсулиновой системы (один для всех: глюкагон). Эта база данных будет способствовать разработке алгоритма контроля, способного гарантировать нормальную регуляцию уровня глюкозы при приеме смешанной пищи у пациентов с сахарным диабетом 1 типа с НГМ, получающих инсулиновую помповую терапию.